[发明专利]一种近红外发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种近红外发光材料及其制备方法，近红外发光材料的结构式为：M’₃M_1‑x‑y(BO₃)₃：xCe³⁺,yRE³⁺；M’为Ba、Sr中的一种或多种，M为Y、Gd中的一种或多种，RE为Yb、Pr中的一种或多种；x和y是掺入的稀土离子掺杂摩尔量，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.30。本发明采用的方法操作简单，制备周期短，对环境无污染。所述制备方法包括：将B源化合物、Ce源化合物与含M’的化合物、含M的化合物、含RE的化合物混合研磨均匀后，在还原气氛中进行煅烧，冷却到室温后研磨成粉。本发明近红外发光材料在200‑400nm有很宽的激发光谱，利用能量传递过程产生与硅的禁带宽度相匹配的位于900‑1100nm的近红外光，可作为硅太阳能电池用的光谱转换材料。

技术领域

本发明属于物理学中的固体发光材料领域，具体涉及一种近红外发光材料及其制备方法。

背景技术

化石能源的储量有限和环境污染的日益严重是各个国家面临的主要挑战，因而开发无污染、可持续的新能源显得尤为重要。近些年风能、太阳能、潮汐能、生物能和地热能等等新能源受到了广泛的关注。其中太阳能具有无地域限制，绿色无污染，取之不尽用之不竭的优点。

硅基太阳能电池仍然是太阳能电池市场的主流。但受Shockley-Queisser极限的影响，太阳能电池的光电转换效率最大理论值为30％，实际光转换效率约15％。这主要是由于太阳光谱与太阳能电池最佳效应区间的不匹配造成的。基于此，研究者们采用上转换或者下转换的方法实现太阳光谱调制。下转换途径是把利用率较低的高能短波长光子转换为利用率高的与太阳能电池相匹配的近红外光子，从而提高对太阳光谱的利用率。将下转换材料用于制作硅太阳能电池的光转换层，能够有效的提高硅太阳能电池的光电转化效率。目前常见的近红外发光材料一般都是Re³⁺-Yb³⁺(Re³⁺＝Tb³⁺、Pr³⁺、Tm³⁺)离子对共掺杂的形式。其中与Yb³⁺离子共掺杂的稀土施主离子属于4f-4f窄带跃迁，其吸收截面较小且呈线状谱，因此很难高效吸收大部分入射的太阳光能量。因而，迫切需要寻找应用价值更大的在近紫外、可见光区具有较强宽带吸收的近红外发光材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近红外发光材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种近红外发光材料，所述近红外发光材料的结构式为：

M’₃M_1-x-y(BO₃)₃：xCe³⁺,yRE³⁺；其中：M’为Ba、Sr中的一种或多种，M为Y、Gd中的一种或多种，RE为Yb、Pr中的一种或多种；x和y是掺入的稀土离子掺杂摩尔量，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.30。

一种近红外发光材料的制备方法，包括以下步骤：

将B源化合物、Ce源化合物与含M’的化合物、含M的化合物、含RE的化合物混合研磨均匀后，在还原气氛中进行煅烧，冷却到室温后研磨成粉；

其中：M’为Ba、Sr中的一种或多种，M为Y、Gd中的一种或多种，RE为Yb、Pr中的一种或多种。

进一步的，所述Ce源化合物选自Ce的氧化物，Ce的碳酸盐，Ce的硝酸盐，Ce的草酸盐和Ce的醋酸盐中的一种或多种。

进一步的，所述M’源化合物选自M’的碳酸盐和M’的硝酸盐中的一种或多种。

进一步的，所述B源化合物为H₃BO₃。